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激光雷达进入“军备竞赛”模式硬件“加量”是否物尽其用？

来源：互联网
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2022-03-31
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｜搜狐汽车研究院

作者王琪翔

李德辉

3月28日，蔚来ET7在蔚来中国总部所在地合肥正式开启交付。这是全球首款全系标配激光雷达的量产智能电动汽车。

“所以它（蔚来）出ET7的时候，我就毫不犹豫的去下定了，激光雷达当时就深深的打动了我，我觉得安全性太高了。”蔚来ET7的首位车主在接受媒体采访时这样说道。

自动驾驶技术的迅速发展加以消费者的持续关注，使得激光雷达在中国市场的热度持续走高，成为智能汽车领域的焦点。

智能电动车搭载激光雷达成为潮流

此番开始交付的蔚来ET7将激光雷达的位置选择在了挡风玻璃顶部。在蔚来汽车官网上，这种设计方式被称为“定义自动驾驶时代的外观设计”，为了更好的安装位置，蔚来甚至可以挑战主流审美，重新定义汽车外观设计。

如果时间回到几年前，这样略显突兀的设计可能会引起消费者的极大不适，而在智能电动车当道，激光雷达又成为车企“军演”中重要武器的今天，这样的操作让自动驾驶爱好者直呼过瘾。

尽管马斯克一再反对融合感知方案，还公开发表“傻子才用激光雷达”的言论，中国企业大多都选择了雷达+视觉融合感知路线。

一方面，特斯拉之所以能够使用纯视觉方案，是因为其图像处理技术极高，可以获取深度信息，且可靠性较高。目前其他企业的技术能力还不足以支撑纯视觉方案。

另一方面，中国目前关于自动驾驶法律法规的关注点在安全层面。与单一摄像头相比，雷达在采集数据时拥有更多的维度，因此雷达所传回的信息丰富程度高于相机。雷达获得的信息可以与摄像头互为冗余，提供安全保障，雷达+视觉融合方案可能更接近于我国法律法规的要求。

事实上，在2020年以前全球唯一一款搭载激光雷达的量产车型是2017年发布的奥迪A8。2021年9月15日，小鹏P5正式上市，成为激光雷达在量产智能电动汽车上的首秀，激光雷达也成为了这款20万级智能家轿最大的卖点之一。

据中金公司统计，2021-2023年所推出的新款车型中，至少有包括飞凡R7、小鹏G9、理想L9、极狐阿尔法S、哪吒S、沙龙机甲龙、威马M7、阿维塔11、上汽智己在内的20余款宣布搭载激光雷达。此外，本田、日产等国际巨头也陆续宣布将上市激光雷达量产车型。

目前，随着技术和产业的发展，越来越多的玩家入局激光雷达赛道，激光雷达产业将迎来井喷式的发展。

激光雷达性能谁家最强？

激光雷达性能由三个关键因素决定，探测距离、角分辨率和布局方式。

第一，探测距离方面，激光雷达的探测距离由其功率决定，目前车企选择的激光雷达有905nm和1550nm两种参数，其中1550nm波长的雷达功率更大。

激光有可能会对人眼产生巨大伤害。波长在780～2526nm范围内的激光属于近红外光，习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。905nm和1550nm激光雷达分属于近红外短波和近红外长波。近红外短波进入眼睛时可以透过人眼屈光介质，聚积大量光能于视网膜上，造成感光细胞温度升高，有可能导致人眼失明。而近红外长波对于人眼则影响不大。

因此，国际电工委员会（IEC）规定的符合人眼安全的排放限制（AEL）中，波长在400 – 1400 nm的激光器都需要在较低功率下运行，以符合安全规范。

属于近红外长波的1550nm激光雷达不仅更加符合人眼安全，而且可以以更大的功率运行，因此相比于905nm激光雷达，1550nm激光雷达在测距能力上具有明显优势，其劣势在于成本较高。

目前已公布车型中选用1550nm激光雷达的仅有蔚来 ET7 和飞凡 R7 两款，它们在10%反射率下的测距能力可以达到250米。其余选用905nm激光雷达的车型中，理想L9达到200米，其他车型均为150米。

第二，角分辨率方面，角分辨率越小，相同面积上可以检测到的光束越多，对于物体形态的判断就越精确。一个 20 厘米 x 20 厘米大小的盒子，在 100 米以外的张角大概是 0.1°，如果激光雷达分辨率只有 0.2°，那么在盒子上可能不会探测到点，如果激光雷达分辨率为蔚来ET7上的 0.06°，那么激光雷达可以保证在盒子上探测到至少 4 个点。

换言之，激光雷达的角分辨率越低，决策层收到的障碍物信息越模糊，将障碍物漏检的概率就越大。

目前已公布车型中，蔚来 ET7 和飞凡 R7 激光雷达的角分辨率最为优秀，达到0.06°*0.06°，哪吒S、沙龙机甲龙、阿维塔11为0.25°*0.26°，其余车型为0.2°*0.1°或0.1°*0.2°。

以此来看，性能参数方面，蔚来 ET7 和飞凡 R7搭载的激光雷达最强。

第三，布局形式方面，选择1-2颗激光雷达方案的车型均选择布局在车顶，3颗及以上方案中，极狐阿尔法、威马M7、阿维塔11选择车顶1颗、侧前2颗方案，哪吒S选择车顶1颗、车前2颗方案，沙龙机甲龙则选择车顶一颗、侧前2颗、车后1颗方案。

车顶部无疑是激光雷达工作的最佳位置，由于激光雷达要向四周发出激光，顶部无遮挡的位置为其工况下工作提供了有利环境；在侧前、车前布局则加大了对行驶时最多障碍物的前侧数据获取；而有四颗激光雷达的机甲龙则增加了车尾位置，增强了车辆对于后方情况的判断，可以预先避免一些事故的发生。

至于布局模式对车辆自动驾驶能力有多少影响，需要等到实车测试后进一步观察。

如今，车企已经不满足于这场军备竞赛中比拼硬件参数，开始在激光雷达数量上做文章。

小鹏G9、理想L9、极狐阿尔法S、哪吒S、沙龙机甲龙、威马M7、阿维塔11、上汽智己等多款新车将搭载2颗及以上激光雷达，沙龙机甲龙更是配备了4颗之多，并在2021年广州车展上喊出了“4颗以下不要说话”的口号。

增加激光雷达的数量究竟是一分价钱一分货，还是只是车企用来提升知名度、吸引消费者的噱头？

理论上，搭载更多激光雷达确实可以在一定程度上提升感知精度，增加冗余，实际应用下的情况需要等量产车真正上路后才能进一步对比。不过，在摄像头、毫米波雷达、激光雷达共同作用的情境下，这种花费重金的提升似乎并非必要。

增加激光雷达数量带来的成本提升相当高，行业对未来激光雷达价格的预期为400-500美元，且在 3-5 年内降幅不大。

同时，激光雷达的数量增加会导致收集到的数据信息量倍增，庞大的图像数据则需要算力更强的芯片来进行处理。增加激光雷达数量不仅增加了感知硬件的成本，也增加了处理芯片的成本。